(57)【要約】【課題】貫通孔を有する金属体が金属筒の内壁面内側に設けられたカップ形状の電極において、貫通孔内でより一様な放電を発生させ、金属筒の内壁面に金属体を実装すると、金属体の底面（金属筒の他方の端面と対向する金属体の端面）と金属筒の他方の端部との間に隙間（空間）で堆積するスパッタ物を抑制するカップ形状の電極及びそれを用いた放電管を提供することを目的とする。【解決手段】一方の端部が開口し、他方の端部が縮径して閉口する中空の金属筒と、金属筒の中空内に形成され、一方の端部側から他方の端部側に向かう貫通孔が設けられ、電子放射性物質を含む金属体とを有するカップ形状の電極において、貫通孔の他方の端部側における開口部に、テーパーが設けられている。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部が開口し、他方の端部が縮径して閉口する中空の金属筒と、
前記金属筒の内壁面内側に形成され、前記一方の端部側から前記他方の端部側に向かう貫通孔が設けられ、電子放射性物質を含む金属体と、
を有し、
前記貫通孔の他方の端部側における開口部に、テーパーが設けられていることを特徴とするカップ形状の電極。
【請求項２】
前記貫通孔の一方の端部側における開口部にもテーパーが設けられており、
前記貫通孔内側から前記一方の端部側及び前記他方の端部側開口部を見て、前記他方の端部側におけるテーパーの勾配は前記一方の端部側におけるテーパーの勾配よりも緩やかとする請求項１のカップ形状の電極。
【請求項３】
前記金属筒の他方の端部側内壁面と前記金属体における他方の端部側壁面との間に隙間を有する請求項１又は２のカップ形状の電極。
【請求項４】
前記金属筒の一方の端部が前記金属体における一方の端部側壁面よりも放電空間側に延伸していることを特徴とする請求項１〜３何れかのカップ形状の電極。
【請求項５】
中空のガラス管と、
一方の端部が開口し他方の端部が縮径して閉口し、前記ガラス管の両端に対向して設けられている一対の中空の金属筒と、
前記金属筒の内壁面内側に形成され、前記一方の端部側から前記他方の端部側に向かう貫通孔を有し、電子放射性物質を含む金属体と、
を有し、
前記貫通孔の他方の端部側における開口部に、テーパーが設けられていることを特徴とする放電管。
【請求項６】
前記貫通孔の一方の端部側における開口部にもテーパーが設けられており、
前記貫通孔から前記一方の端部側及び前記他方の端部側開口部を見て、前記他方の端部側におけるテーパーの勾配は前記一方の端部側におけるテーパーの勾配よりも緩やかとする請求項５の放電管。
【請求項７】
前記金属筒の他方の端部側壁面と前記金属体における他方の端部側壁面との間に隙間を有する請求項５又は６の放電管。
【請求項８】
前記金属筒の一方の端部が前記金属体における一方の端部側の壁面よりも放電空間側に延伸していることを特徴とする請求項５〜７何れかの放電管。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、カップ形状の電極及びそれを用いた放電管に関し、詳細には、電子放射性物質を表面に塗布若しくは含ませた金属体を金属筒の内壁面内側に有するカップ形状の電極及びそれを用いた放電管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置のバックライト光源として、発光長が長く発熱が少ないなどの理由から、放電管が用いられている。放電管は、中空のガラス管と、ガラス管の両端に対向するように設けられた一対の電極と、一端に電極と融着され、且つ他端にガラス管の内側から外側へと貫通するように設けられた端子部材とを有している。そして、ガラス管の内部に形成される閉鎖空間（密閉空間）内には、希ガス及び水銀若しくは水銀ガスからなる放電ガスが充填されている。放電管の電極に所定の電位を印加すると、電極から飛び出した電子が水銀原子と衝突し、紫外線を発生する。さらに、紫外線がガラス管の内壁に塗布された蛍光体に衝突すると、蛍光体が励起して所定の可視光に変換した光が放電管から発せられる。従って、放電管がバックライト光源として利用される。
【０００３】
放電管の電極構造として、筒状の一方の端面が閉塞し他方の端面が開口した、いわゆるカップ形状の電極が知られている。カップ形状の電極は、ホロー効果によってカップ形状の電極内の電子密度を高めることができ、電極で生じる電圧降下を抑制することができる。また、電極をカップ形状にすることによって、スパッタリングにより生じたイオンを電極内に閉じ込める事もできる。
【０００４】
さらに、カップ形状の金属筒の内壁面に、Ｂａ３ＷＯ５、アルカリ土類の酸化物など高い電子放射効率を有する電子放射性物質（エミッタ―）を塗布若しくは含ませた金属体を配置した電極が開発されている。電子放射性物質を含むカップ形状の電極は、暗黒始動特性の改善や電極で生じる電圧降下のさらなる抑制（消費電力の低減）が可能であり、特許文献１、特許文献２の構造が公知である。さらに、特許文献１におけるカップ形状の電極は、カップ形状の電極における一方の端面側から他方の端面側に向かって貫通孔を設けた中空円筒状の燒結体を用いることで、貫通孔内においてもホロー効果を生じさせることが可能であり、さらに電極で生じる電位降下を抑制する事が開示されている。
【特許文献１】特許２８５９３８３号公報
【特許文献２】特開平１１−１２０９５７号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のカップ形状の電極において、金属筒の他方の端部は底を有しない円筒形状の筒の端部を徐々に縮径させて形成するため、製造上金属筒の他方の端部は丸みを帯びる。金属筒の内壁面内側に金属体を実装すると、金属体の底面（金属筒の閉口部の内壁面と対向する金属体の壁面）と金属筒の閉口部の内壁面との間に隙間（空間）が生じる。また、電子放射物質を含む金属体を有するカップ形状の電極は、金属体における貫通孔の内壁面、特に貫通孔内壁面の開口部に設けられた角部おいて放電集中が発生する。さらに、前記隙間はエネルギーが低く、堆積したスパッタ物が再度蒸発して再利用されにくいため、スパッタ物が堆積しやすい。放電によって生じたスパッタ物は水銀を吸収して水銀アマルガムとなり、ガスや水銀の枯渇を促進し、放電管が短寿命となる原因となっている。
そこで、本考案は、上記課題を解決するカップ形状の電極及びそれを用いた放電管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案のカップ形状の電極は上記の課題を解決するためになされたものであって、請求項１に記載の電極は、一方の端部が開口し、他方の端部が縮径して閉口する中空の金属筒を有する。さらに、金属筒の内壁面内側に形成され、一方の端部側から他方の端部側に向かう貫通孔が設けられ、電子放射性物質を含む金属体を有する。さらに、金属体には貫通孔の他方の端部側における開口部に、テーパーが設けられていることを特徴とするカップ形状の電極である。
【０００７】
請求項２に記載の電極は、請求項１に記載のカップ形状の電極において、貫通孔の一方の端部側における開口部にもテーパーが設けられており、貫通孔内側から一方の端部側及び他方の端部側開口部を見て、他方の端部側におけるテーパーの勾配は、一方の端部側におけるテーパーの勾配よりも緩やかとなっている。
【０００８】
請求項３に記載の電極は、請求項１又は２に記載のカップ形状の電極において、金属筒の他方の端部側内壁面と前記金属体における他方の端部側壁面との間に隙間を有している。
【０００９】
請求項４に記載の電極は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のカップ形状の電極において、前記金属筒の一方の端部が前記金属体における一方の端部側壁面よりも放電空間側に延伸している。
【００１０】
請求項５に記載の放電管は、中空のガラス管と、一方の端部が開口し他方の端部が縮径して閉口し、ガラス管の両端に対向して設けられている一対の中空の金属筒と、金属筒の内壁面内側に形成され、一方の端部側から他方の端部側に向かう貫通孔を有し、電子放射性物質を含む金属体と、を有し、貫通孔の他方の端部側における開口部に、テーパーが設けられている。
【００１１】
請求項６に記載の放電管は、請求項５に記載の放電管において、貫通孔の一方の端部側における開口部にもテーパーが設けられており、貫通孔から一方の端部側及び前記他方の端部側開口部を見て、他方の端部側におけるテーパーの勾配は前記一方の端部側におけるテーパーの勾配よりも緩やかである。
【００１２】
請求項７に記載の放電管は、請求項５又は６に記載の放電管において、金属筒の他方の端部側壁面と金属体における他方の端部側壁面との間に隙間を有する。
【００１３】
請求項８に記載の放電管は、請求項５〜７いずれか１項に記載の放電管において、金属筒の一方の端部が前記金属体における一方の端部側の壁面よりも放電空間側に延伸している。
【考案の効果】
【００１４】
本考案のカップ形状の電極は、金属筒の内壁面内に金属筒の一方の端部（開口部）側から他方の端部（閉口部）に向かって貫通孔を有する金属体が形成され、金属体における貫通孔の他方の端部側にテーパーを有しているため、金属体の貫通孔内において他方の端部側における放電集中が抑制され、金属体の貫通孔内側でより一様な放電を発生させることができる。従って、金属筒の内壁面内側に金属体を実装しても、金属体の底面（金属筒の閉口部の内壁面と対向する金属体の壁面）と金属筒の閉口部の内壁面との間に隙間（空間）にスパッタ物が堆積することを抑制し、放電管の長寿命化が可能となる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本考案の電極を用いた放電管における電極近傍を抜き出して図示した部分断面図であり、図２は本考案のカップ形状の電極における一実施形態を図示した断面図である。
図１に示すように、本考案の放電管（３１）は、内部に略円柱状の閉鎖空間（３３）を形成する細長いガラス管（３２）と、ガラス管（３２）の両端に気密に融着され、ガラス管（３２）の管軸方向に対向する一対の電極組立体（３４）と、ガラス管（３２）の内壁面に塗布された蛍光体膜（３５）とを備える。閉鎖空間（３３）のうち、一対の電極組立体（３４）間の空間が放電空間（４１）となる。
ガラス管（３２）の閉鎖空間（３３）にはアルゴンガス等の希ガスと水銀蒸気を含む放電用ガスとが充填されている。
【００１６】
図１で示すように、本考案の電極組立体（３４）は、例えばニッケルによって形成される導出部（３６）と、例えばタングステンより形成される埋設部（３７）とカップ形状の電極（３８）とを備える。導出部（３６）は抵抗溶接等によって埋設部（３７）の一端に融着され、その融着部分には膨出部（３９）が形成されている。導出部（３６）はガラス管（３２）の両端から外部に導出され、半田を介して外部端子（４０）が放電管（３１）への電力を供給するインバータ回路に接続される。したがって、導出部（３６）はニッケル（Ni）等半田付け性の良好な金属材料を用いる事が望ましい。埋設部（３７）はガラス管（３２）と密着され、一端がガラス管（３２）の内部に導入される。従って、埋設部（３７）はガラス管（３２）を構成するガラス材料と良好に密着する金属材料である事が望ましい。ガラス管（３２）の内部に導入された埋設部（３７）の一端はカップ形状の電極（３８）とレーザー若しくは抵抗溶接等を用いて融着される。蛍光体膜（３５）はガラス管（３２）の内壁若しくは外壁に塗布され、放電空間（４１）における放電で発生する紫外線が蛍光体膜（３５）の蛍光体に当たり、蛍光体膜（３５）を構成する蛍光体が励起する事によって所定の可視光を放電管（３１）の外部へ放出する。
【００１７】
図１に示すように、カップ形状の電極（３８）は、金属体（１）とカップ形状の金属筒（２）とを備え、ガラス管（３２）の閉鎖空間（３３）内に配置されている。カップ形状の金属筒（２）は主にニッケル（Ni）、パラジウム（Pｄ）、白金（Ｐt）など打ち抜き加工や絞り加工等が容易な加工性の優れた金属からなる。なお、上記金属の他にニオブ（Nｂ）等の仕事関数の低い金属材料を少量混合させ、仕事関数の低いカップ形状の金属筒（２）を形成しても良い。カップ形状の金属筒（２）は、側壁部（２a）と、閉口部（２ｂ）と、側壁部（２a）と閉口部（２ｂ）とを接続する縮径部（９）と、側壁部（２a）及び閉口部（２ｂ）で形成される中空部（５）とを有する筒状であり、金属板をコの字断面形状に形成する。側壁部（２a）の一方の端部（２ｃ）は開口し、側壁部（２a）の他方の端部（２ｄ）は縮径部（９）に接続されている。また、閉口部（２ｂ）の一方の端部と他方の端部はそれぞれ対向する縮径部（９）と接続されている。縮径部（９）は、側壁部（２a）から閉口部（２ｂ）へと向かうにつれてカップ形状の金属筒（２）の断面形状の半径が小さくなる構造であり、図２の断面形状で示すように、縮径部（９）は丸みを帯びた形状でなく、直線的に断面形状の半径が小さくなるように形成されていても良い。
【００１８】
カップ形状の金属筒（２）の側壁部（2a）の内壁面（４）内側（中空部（５）内）に電子放射性物質を含侵させた金属体（１）を配置する。金属体（１）は、カップ形状の金属筒（２）よりも耐スパッタ性の高い金属材料から形成され、例えば、タングステン（W）、モリブデン（Mo）、タングステン（Ｔａ）、ニオブ（Nｂ）、ニッケル（Ｎi）、鉄（Ｆe）等の金属体を粉末治金で形成した後、仕事関数の低いセシウムを構成元素に含む化合物、例えば、タングステン酸セシウム（Ｃｓ２ＷＯ４）、硫酸セシウム（Ｃｓ２ＳＯ４）、クロム酸セシウム（Ｃｓ２ＣｒＯ４）、酸化セシウム（ＣｓＯ２）ニオブ酸セシウム（Ｃs２Ｎb２Ｏ６）を含侵させることによって形成する。さらに、金属体（１）は酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）を吸収するジルコニウム（Ｚr）若しくはハフニウム（Ｈf）を含有していることがより好ましい。閉鎖空間（３３）内に酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）が存在すると放電が生じにくく、管電圧が上昇することから、放電現象が安定しない。そこで、ジルコニウム（Ｚr）若しくはハフニウム（Ｈf）を金属体（１）に含有させることによって、上記問題を解決することができる。
【００１９】
金属体（１）は、金属筒（２）の一方の端部（２ｃ）側から他方の端部（２ｄ）側に向かって貫通孔（１０）が設けられている。金属体（１）は、金属筒（２）の側壁部（2a）と対向する貫通孔（１０）における側面（金属体（１）の内壁面（１a））と、金属筒（２）の側壁部（2a）と対向する面であって金属体（１）の内壁面（１a）よりも金属筒（２）の側壁部（2a）に近い側にある金属体（１）の外壁面（１c）と、金属筒（２）の閉口部（２ｂ）に対向し他方の端部（２ｄ）側にある金属体（１）の底面（１d）と、金属筒（２）の他方の端部（２ｄ）にある閉口部（２ｂ）に対向し開口部側（端壁部（２c）側）にある金属体（１）の上面（１b）と、金属体（１）の内壁面（１a）と金属体（１）の底面（１d）を接続し貫通孔の他方の端部（２ｄ）側における第1の開口部（１１）に設けられた金属体（１）の第１のテーパー（１ｅ）と、金属体（１）の内壁面（１a）と金属体（１）の上面（１b）を接続し貫通孔（１０）の一方の端部（２c）側における第2の開口部（１２）に設けられた金属体（１）の第２のテーパー（１f）とで構成される。金属体（１）の第１のテーパー（１ｅ）及び第２のテーパー（１f）において、貫通孔（５）側からそれぞれの開口部（１１、１２）に向かって、貫通孔（５）の径は大きくなっている。なお、貫通孔（５）側からそれぞれの開口部（１１、１２）に向かって、金属体（１）の第１のテーパー（１ｅ）及び第２のテーパー（１f）における断面形状は、直線的、曲線的、若しくは複数の角部（８）を有する折れ線的に大きくなっていても良い。なお、金属体（１）の第１のテーパー（１ｅ）及び第２のテーパー（１f）における角部（８）は角取りされ、丸みを帯びていることが望ましい。
【００２０】
金属筒（２）の閉口部（２ｂ）は底を有しない円筒形状の筒の端部を徐々に縮径させて形成するため、製造上金属筒（２）において他方の端部（2d）の断面形状は縮径部（９）のように丸みを帯びる。その結果、金属体（１）を金属筒（２）に取り付けると、金属体（１）と金属筒（２）との間に隙間（空間）（６）が生じる。
【００２１】
また、金属筒（２）の側壁部（２a）には、金属体（１）よりも一方の端部（２ｃ）側に、金属筒（２）の内側（中空部（５））へ向かって凸部（７）が設けられている。なお、凸部（７）は金属筒（２）の内壁面（４）内側（中空部（５）内）に金属体（１）を実装した後、レーザー等で金属筒（２）の側壁部（２a）の所定箇所に形成する。凸部（７）は振動などによって金属体（１）が金属筒（２）の外へ飛び出ることを防止することができる。
【００２２】
本発明のカップ形状の電極（３８）を有する放電管（１）に所定の電圧を印加すると、カップ形状の電極（３８）内はホロー効果を生じ、カップ形状の電極（３８）で生じる電位降下を抑制することができる。さらに、金属筒（２）の内壁面（４）内側に金属体（１）が設けられており、貫通孔（１０）の径を金属筒（２）の中空部（５）の径よりも小さくすることによって、貫通孔（１０）内の電子密度を高め、より良好なホロー効果が発生し、良好にカップ形状の電極（３８）で生じる電位降下を抑制することができる。なお、金属体（１）の貫通孔（１０）側には第１のテーパー（１ｅ）及び第２のテーパー（１f）が設けられているため、第1の開口部（１１）で放電集中が生じることを抑制し、貫通孔（１０）内の空間における放電現象をより一様にすることができる。
【００２３】
貫通孔（１０）における第2の開口部（１２）に第２のテーパー（１f）を有する場合、貫通孔（１０）からそれぞれの開口部（１１，１２）を見て、第１のテーパー（１e）の勾配は第２のテーパー（１f）の勾配に比べて緩やかであることが望ましい。ここで、テーパーの勾配がより緩やかであるとは、貫通孔（１０）からそれぞれの開口部（１１，１２）を見て、開口部（１１，１２）に設けられたテーパーの角度（θ）がより大きい若しくはそれぞれの開口部（１１，１２）における角取りの半径が大きいということである。従って、金属体（１）に第2のテーパー（１f）が設けられておらず、金属体（１）の内壁面（１a）と金属体（１）の上面（１b）を接続する部分がほぼ直角となっていても良い。また、金属体（１）の断面形状で、第１のテーパー（１ｅ）における貫通孔（１０）の径を曲線的、若しくは複数の角部（８）を有する折れ線的に徐々に大きくし、第２のテーパー（１f）の径を直線的に大きくしても良い。また、金属体（１）の第１のテーパー（１ｅ）及び第２のテーパー（１f）に角部（８）を有する場合、角部（８）はさらに角取りされ、丸みを有していることが望ましい。
【００２４】
第１のテーパー（１ｅ）の勾配が第２のテーパー（１f）の勾配に比べて緩やかとすることによって、第１のテーパー（１ｅ）側で生じる放電集中を抑制し、より一様な放電現象とすることができる。よって、従来では隙間（６）はエネルギーが低く、堆積したスパッタ物が再度蒸発して再利用されにくく、スパッタ物が堆積しやすい空間であるが、本考案によれば、隙間（６）に近い第１のテーパー（１ｅ）の勾配を隙間（６）から離れた第２のテーパー（１f）の勾配に比べて緩やかとすることによって、隙間（６）にスパッタ物が堆積することを抑制することができる。以上の事柄より、水銀を吸収して水銀アマルガムとなってガスや水銀の枯渇を促進することを抑制し、放電管（３１）の長寿命化が可能となる。
【００２５】
また、金属体（１）の側壁部（2a）の端部（一方の端部（２ｃ））が金属筒（２）の上面（１b）よりも放電空間（４１）側に延伸しており、金属筒（２）の内壁面（４）における一方の端部（２ｃ）側に金属体（１）が設けられていない露出部（３）を有していても良い。金属筒（２）の側壁部（2a）が一方の端部（２ｃ）側に露出した露出部（３）に金属体（１）の第２のテーパー（１f）等でスパッタされたスパッタ物が堆積しても、露出部（３）に堆積したスパッタ物は隙間（６）に堆積したスパッタ物に比べてエネルギーが高いので、露出部（３）に堆積したスバッタ物は再度蒸発して再利用される。したがって、本考案によれば、放電によって生じたスバッタ物が水銀を吸収して水銀アマルガムとなってガスや水銀の枯渇となることを抑制し、放電管（１）をさらに長寿命とすることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本考案は、液晶表示装置のバックライト光源として利用されている放電管（ＣＣＦＬ）用の電極及びそれを用いた放電管に適応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本考案の電極を用いた放電管における電極近傍を抜き出して図示した部分断面図である。
【図２】本考案のカップ形状の電極における一実施形態を図示した断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    金属体
２    金属筒
３    金属筒（２）の露出部
４    金属筒（２）の内壁面
５    中空部
６    隙間（空間）
７    凸部
８    角部
９    縮径部
１０  貫通孔
１１  第1の開口部
１２  第2の開口部
【図１】
0003126624.tif 000003
【図２】
0003126624.tif 000004